一、動態稱重技術的發展趨勢及相關產品

稱重技術集傳感器技術、微電子技術、計算機控制及測量技術、機械自動化技術、物流輸送和管理技術為一體，是現代稱重計量和控制系統工程的技術基礎。涉及到各個行業，功能也不再是單純的計量，而是向多參數、專業綜合控制方面發展，形成多元化的智能管理和控制系統，大致可以概括為以下幾個特點：

1. 高速度、高精度、高性能；

2 小型化、模塊化、智能化及綜合化；

3.穩定性、質量可靠性、長壽命、故障自診斷及可維護性；

4. 網絡化管理，實現網上通訊和遠程控制；

總之，智能化、自動化、多功能將成為現代稱重技術的發展方向。

應用動態稱重技術，主要的產品有：

連續累計自動衡器（皮帶秤）；自動分檢衡器；重力式自動裝料衡器；自動軌道衡器；

動態汽車衡等等。

二、電磁力平衡稱重傳感器在動態稱重技術的應用

01電磁力平衡傳感器的基本原理及理論基礎

電磁力是電荷、電流在電磁場中所受力的總稱，也有稱靜止電荷在電場中所受力為靜電力，而載流導體在磁場中受到的作用力稱為安培力，電流I,長為L的導線。在均勻的磁場中受到的安培力大小為：F=ILBsinθ

其中θ為電流方向與磁場強度方向間的夾角，I為通電直導線上通過的電流，B為通電直導線所在磁場的強度，L為通電直線在磁場區域內的長度。當電流方向與磁場方向相同或者相反時，電流不受磁場力作用。當電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，為：F=ILB

安培力的方向由左手定則判定，將左手掌攤平，讓磁力線穿過手掌心，四指表示電流運動的方向，則與四指垂直的大拇指所指向方向即為安培力的方向。安培力的實質是形成電流的定向移動的電荷所受洛倫茲力的合力。如下圖2-1所示：

電磁力平衡傳感器的稱重過程基于安培力實現的。通電導線在磁場中受到的作用力如下圖2-2所示，在導線上加秤盤，秤盤及導線本身具備的重力方向朝下，而通電導線受到向上的電磁力，當通過導線的電流值達到某一值時，這兩個力互相平衡，此時傳感器處于平衡狀態，如圖2-3所示。

圖2-2 通電導線在磁場中受力示意圖

圖2-3 傳感器處于空載狀態示意圖

在秤盤上加載重物后，向下的重力增加，秤盤向下移動，傳感器就處于不平衡狀態，如圖2-4所示。如需要再次達到平衡狀態，就要加大通過導線的電流，使得由電流產生的電磁力的大小與加上物體后受到的重力相等，秤盤才恢復到原平衡位置，如圖2-5所示。

圖2-4傳感器承受負載狀態示意圖

圖2-5傳感器承受負載后恢復平衡狀態示意圖

由于一根導線上通過電流很小，產生的電磁力也小，在實際應用中，將導線繞成圈，一匝線圈就是一根導線，N匝線圈產生的電磁力為單根導線的N倍。在電磁力平衡傳感器的應用中，就是采用這種方式來產生電磁力的，對于環形導線，力F為：F=∫dF=∫BIdLsinθ

當θ=90°時，有F=BIL, 當具有N匝線圈時，則F=NBIDL。

假設在勻強磁場中，即B為常數時，DL為定值，則電磁力F的大小與電流成正比。

F∝I,F=mg, m∝NI

從上式可以得出，物體的重量與電流的大小成正比。

02影響電磁力平衡傳感器性能的幾個方面

電磁力平衡傳感器的原理視乎比較簡單，看起來實現也不難，但是實際上卻存在許多問題，理論上，被測物的質量是和流過導線的電流大小成正比。假設導線是處在一個勻強的磁場中，即一個恒定的值，但實際的磁場是由永磁體體產生的，而就相同兩塊材料，形狀，質量完全一樣的磁體，它們的磁場卻不完全相同，無論何種材料鑄成的磁鋼，他們都有溫度系數。將成型的永磁體的磁感應強度會隨溫度、時間、環境磁場的變化而變化，另外，腐蝕、沖擊和震動也影響永磁體感應強度的穩定性。

03動態稱重系統的關鍵技術

一個好的控制系統，關鍵是要解決動態特性和穩態誤差的關系。在動態稱重系統重兩個關鍵的問題就準確度和速度的問題，在盡可能快的速度下獲得盡可能高的準確度。稱重傳感器的調試主要是對傳感器線圈電流的控制，根據物體的重量大小來調節電流，同時線圈電流調節器又反過來控制電流的大小使傳感器保持在一個平衡位置。

對運動中的物體進行稱重，除了需要考慮物體的靜態特征外，更重要的考慮物體的運動特征。目前動態稱重主要是用數據處理的方法來實現，數據處理過程需要基于一種相應的運動力學模型及其算法，需要解決運動物體的速度、加速度、運動方向、振動頻率、振動幅度等多方面因素造成的稱重誤差。